ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΓΑΡΔΙΚΗΣ, Δρ. ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ & ΜΗΧ.Η/Υ ΕΜΠ ΣΥΝΕΡΓΑΖΟΜΕΝΟΣ ΕΡΕΥΝΗΤΗΣ ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ»
h>p://www.medianetlab.gr Μέρος του προγράμματος «Ψηφιακές Επικοινωνίες» του Ι.Π&Τ. Κατά την τελευταία δεκαετία, έχει συμμετάσχει σε 11 ευρωπαϊκά ερευνητικά έργα συνολικού προϋπολογισμού άνω των 110 εκ. ευρώ Ενδεικτικά Ερευνητικά ενδιαφέροντα: Αρχιτεκτονικές δικτύων νέας γενιάς για πολυμεσικές υπηρεσίες Συστήματα ψηφιακής ευρυεκπομπής (DVB- T/T2, DVB- S/S2, DVB- H) Μηχανισμοί για End- to- end QoS IP Mulgmedia Subsystem (IMS) Ανάλυση Network- και Perceived- Quality of Service Η παρούσα παρουσίαση καθώς και ενημερωτικό βίντεο για την επίγεια ψηφιακή τηλεόραση είναι διαθέσιμα στη διεύθυνση: h>p://www.medianetlab.gr/educaoon 2
Ήδη από το 2001 έχει αναπτύξει την πρώτη πλατφόρμα επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης στην Ελλάδα Σε συνεργασία με το ΤΕΙ Κρήτης, έχουν γίνει εκτεταμένες δοκιμές τόσο στο χώρο του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» όσο και στο Ηράκλειο της Κρήτης. 3
Είναι η ψηφιακή σύλληψη, επεξεργασία και μετάδοση/ ευρυεκπομπή του οπτικοακουστικού σήματος. Η εικόνα μπορεί να ψηφιοποιηθεί σε διάφορες αναλύσεις, όπως: QCIF (176x144) CIF (352x288) PAL D1 (720x576) HD (1280x720) Full HD (1920x1080) 4
Πρότυπα MPEG Πρότυπα DVB Πρόγραμμα Α Σύλληψη/ Ψηφιοποίηση Κωδικοποίηση Πολυπλεξία Διαμόρφωση/ Εκπομπή Πρόγραμμα B Σύλληψη/ Ψηφιοποίηση Κωδικοποίηση Ψηφιοποιημένο οπτικοακουστικό σήμα Κωδικοποιημένο (συμπιεσμένο) oπτικοακουστικό σήμα (κατά MPEG- 2/MPEG- 4) Τηλεοπτική πολυπλεξία / Μπουκέτο (MPEG- 2 Transport Stream) Σήμα ραδιοσυχνοτήτων (RF) προς εκπομπή 5
Είναι διεθνή πρότυπα (ISO) και ορίζουν τηδιαδικασία κωδικοποίησης (συμπίεσης) του ψηφιοποιημένου βίντεο και του ήχου καθώς και της πολυπλεξίας πολλών προγραμμάτων σε ένα κοινό κανάλι. MPEG- 1 Video για χαμηλές αναλύσεις, δεν χρησιμοποιείται πλέον MPEG- 2 Video Χρησιμοποιείται κατά κόρον στην Ψηφιακή Τηλεόραση και στα DVD MPEG- 4 Video / H.264 Καλύτερο από το MPEG- 2 και πιο αποδοτικό για HD, το αντικαθιστά σταδιακά MPEG- 2 Systems (Transport Stream) Ορίζει τη διαδικασία κατάτμησης σε πακέτα και πολυπλεξίας 6
Ευρωπαϊκή οικογένεια προτύπων, που χρησιμοποιούνται όμως και σε πολλές άλλες χώρες του κόσμου. Περιγράφουν τη διαδικασία διαμόρφωσης και μετάδοσης (λειτουργίες φυσικού επιπέδου). Πρότυπα DVB υπάρχουν για κάθε μέσο μετάδοσης: Satellite DVB Πρόκειται για συστήματα που χρησιμοποιούν για τη μετάδοση του ψηφιακού τηλεοπτικού σήματος δορυφόρο. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν τα πρότυπα DVB- S,DVB- S2 και DVB- SH. Cable DVB Ψηφιακή τηλεόραση μέσω καλωδίου (χάλκινα καλώδια μεταφέρουν το ψηφιακό σήμα). Το πρότυπο που χρησιμοποιείται είναι το DVB- C. Terrestrial DVB Το ψηφιακό σύστημα μεταδίδεται μέσω επίγειου ασύρματου δικτύου ευρυεκπομπής. Το πρωτόκολλο που χρησιμοποιεί το σύστημα αυτό είναι το DVB- T/Τ2 και το DVB- H το οποίο αφορά μετάδοση ψηφιακού σήματος σε κινητές συσκευές. Η επίγεια εκπομπή γίνεται στις μπάντες VHF (174-230 MHz) και UHF (470-862 MHz ). 7
Σταθερή ποιότητα εικόνας, χωρίς είδωλα, χιόνια κλπ. Δυνατότητα εκπομπής High Definigon Καλύτερη ποιότητα ήχου Μεγαλύτερη αντοχή σε παρεμβολές και διαλείψεις Ευελιξία στη λήψη και από φορητές και κινητές συσκευές Ευκολότερη αποθήκευση και επεξεργασία του περιεχομένου Κέρδος σε χωρητικότητα (ψηφιακό μέρισμα): Περισσότερα ραδιοτηλεοπτικά προγράμματα (αθλητικά, ειδήσεις, ταινίες κλπ) μπορούν να πολυπλεχθούν σε μια συχνότητα και να εκπεμφθούν ταυτόχρονα. Δυνατότητα ενσωμάτωσης διαδραστικών (interacgve) υπηρεσιών 8
9 Το ψηφιακό σήμα κάθε συστήματος ψηφιακής τηλεόρασης (επίγειας, δορυφορικής ή καλωδιακής) είναι το MPEG- 2 Transport Stream που απαρτίζεται από πακέτα σταθερού μήκους των 188 bytes που ονομάζονται Transport Packets. Η χρήσιμη πληροφορία (π.χ. τμήμα μιας ροής εικόνας ενός ψηφιακού προγράμματος) μεταφέρεται στο ωφέλιμο φορτίο (payload) που έχει μήκος 184 bytes.
Είναι η διαδικασία του συνδυασμού της πληροφορίας πολλών τηλεοπτικών προγραμμάτων σε μία και μόνο ροή («μπουκέτο») Προκειμένου να γίνει η πολυπλεξία, όλες οι πληροφορίες για όλα τα προγράμματα θα πρέπει να έχουν «φορτωθεί» σε Transport Packets. Το ωφέλιμο φορτίο (payload) ενός Transport Packet μπορεί να περιέχει: Κωδικοποιημένες ροές εικόνας Κωδικοποιημένες ροές ήχου Πληροφορίες υπηρεσιών (Service Informamon) Άλλα δεδομένα (διαδραστικές υπηρεσίες, δεδομένα IP κλπ) 10
Εικόνα προγράμματος Α (4 Mbps) Ήχος προγράμματος Α (0.4 Mbps) Εικόνα προγράμματος Β(6 Mbps) Ήχος προγράμματος Β (0.4 Mbps) Πληροφορίες υπηρεσιών (0.1 Mbps) MulD Program Transport Stream (10.9 Mbps) Προς βαθμίδα διαμόρφωσης/εκπομπής 11
Τα συστήματα ευρυεκπομπής ήταν ανέκαθεν μονόδρομα. Όμως, η μεταφορά του σήματος σε ψηφιακή μορφή σε συνδυασμό με τις σύγχρονες τεχνικές πολυπλεξίας μας δίνει τη δυνατότητα να εισάγουμε στην πολυπλεξία- «μπουκέτο» οποιασδήποτε μορφής ψηφιακά δεδομένα όπως: Πληροφορίες σε μορφή κειμένου ή HTML είτε σχετικά με το πρόγραμμα που μεταδίδεται είτε όχι (teletext). Ιστοσελίδες που στέλνονται μαζί με το πρόγραμμα και είναι διαθέσιμες ανά πάσα στιγμή στον τηλεθεατή. Πολυμεσική πληροφορία συνοδευτική του προγράμματος (π.χ. βίντεο με συνεντεύξεις των ηθοποιών που παίζουν στην ταινία που προβάλλεται) Εφαρμογές (τηλεπαιχνίδια, τηλεψηφορίες, τηλεαγορές, παιχνίδια κλπ) γραμμένες σε κατάλληλη πλατφόρμα (π.χ. Java/MHP ή Flash) τα οποία λαμβάνονται, αποθηκεύονται και τρέχουν τοπικά στο τερματικό του τηλεθεατή. Έτσι, η τηλεόραση από μονόδρομη γίνεται αμφίδρομη και ο τηλεθεατής έχει πια δυνατότητα να συμμετέχει ενεργά στο πρόγραμμα που προβάλλεται. 12
Οι διαδραστικές υπηρεσίες/εφαρμογές διακρίνονται σε: Τοπικώς Διαδραστικές υπηρεσίες, που αποθηκεύονται στο τερματικό και τρέχουν/παρουσιάζονται τοπικά (πληροφορίες για το πρόγραμμα, παιχνίδια, κουίζ κλπ) Πλήρως Διαδραστικές υπηρεσίες (επικοινωνία του χρήστη με τον πάροχο/σταθμό για τηλε- ψηφοφορίες, μετρήσεις θεαματικότητας κλπ). Απαιτείται κανάλι επιστροφής (π.χ. GSM, xdsl) για να στέλνονται τα δεδομένα πίσω στον τηλεοπτικό σταθμό. Υπηρεσίες ενεργού τηλεθεατή (acgve viewer) όπου ο τηλεθεατής στέλνει το δικό του περιεχόμενο (βίντεο ή ήχο) στον τηλεοπτικό σταθμό Υπηρεσίες δεδομένων και πρόσβαση στο Internet 13
Παραδείγματα υπηρεσιών: Παροχή πληροφοριών (informamon portal super- teletext) σε πραγματικό χρόνο για το πρόγραμμα που μεταδίδεται (για μια ταινία, μια διαφήμιση, ένα ποδοσφαιρικό αγώνα κλπ.) Εμπλουτισμένος ηλεκτρονικός οδηγός προγράμματος (Electronic Program Guide EPG) Συμμετοχή σε τηλεψηφοφορίες, τηλεπαιχνίδια, τηλεαγορές Τηλε- εκπαίδευση, εκπαιδευτική τηλεόραση Επικοινωνία μεταξύ των τηλεθεατών (social TV) Μέτρηση τηλεθέασης Αποστολή περιεχομένου από τον τηλεθεατή στον σταθμό (acgve viewer) 14
Τα δεδομένα για μια διαδραστική υπηρεσία μπορεί να είναι κείμενα, σελίδες HTML, εφαρμογές Java ή Flash κλπ. Προκειμένου τα δεδομένα αυτά να μπορούν να μεταδοθούν από μια ψηφιακή τηλεοπτική πλατφόρμα, θα πρέπει να εισαχθούν στο ωφέλιμο φορτίο των Transport Packets. Αυτό επιτυγχάνεται με μια διαδικασία προσαρμογής που λέγεται ενθυλάκωση (encapsulamon). 15
Όμως - η ψηφιακή τηλεοπτική πλατφόρμα είναι μονόδρομη δηλ. μεταφέρει δεδομένα πάντα από το σταθμό στον χρήστη. Για υπηρεσίες πλήρους διαδραστικότητας απαιτείται ένα κανάλι που να στέλνει πληροφορία από τον χρήστη πίσω στο σταθμό. Αυτό υλοποιείται με τη χρήση ενός ξεχωριστού αμφίδρομου δικτύου πρόσβασης IP όπως π.χ. το xdsl, το WiFi και το GSM/GPRS/3G. Στην περίπτωση αυτή, το βοηθητικό δίκτυο λέγεται δίκτυο επιστροφής ή διαδραστικότητας (interacmon network). 16
Τηλεοπτικά Προγράμματα Σύλληψη/ Ψηφιοποίηση Κωδικοποίηση Πολυπλεξία Διαμόρφωση/ Εκπομπή Διαδραστικές υπηρεσίες Ενθυλάκωση Δεδομένα διαδραστικών υπηρεσιών MPEG- 2 Transport Stream Τηλεοπτική πολυπλεξία / Μπουκέτο (MPEG- 2 Transport Stream) Σήμα ραδιοσυχνοτήτων (RF) προς εκπομπή 17
Τηλεοπτικά Προγράμματα Σύλληψη/ Ψηφιοποίηση Κωδικοποίηση Πολυπλεξία Διαμόρφωση/ Εκπομπή Διαδραστικές υπηρεσίες Ενθυλάκωση Δίκτυο επιστροφής (interacdon network) Από τερματικό χρήστη 18
19 Για να γραφτεί και να εκτελεστεί σωστά στον δέκτη μια εφαρμογή διαδραστικής ψηφιακής τηλεόρασης, απαιτούνται στο δέκτη δύο βασικά στοιχεία: Το κατάλληλο μεσισμικό (middleware) το οποίο θα εξασφαλίσει την επικοινωνία της εφαρμογής με τα συστήματα του δέκτη και θα προσφέρει στην εφαρμογή διαφάνεια ως προς το υποκείμενο υλικό (hardware) μέσω ενός επιπέδου αφαίρεσης υλικού (hardware abstracgon layer). Αυτό απαιτείται ώστε μια εφαρμογή να μπορεί να «τρέξει» σε δέκτες διαφορετικών κατασκευαστών. Για παράδειγμα, να μπορεί η εφαρμογή να επιλέξει κανάλι χωρίς να χρειάζεται να γνωρίζει τις ακριβείς εντολές του συγκεκριμένου chipset του δέκτη. Τις κατάλληλες βιβλιοθήκες (libraries) και το Applicamon Programming Interface (API) για να μπορεί η εφαρμογή να εκτελέσει διάφορες λειτουργίες όπως π.χ. προβολή πληροφοριών στην οθόνη παράλληλα με το τηλεοπτικό πρόγραμμα, επικοινωνία με το τηλεκοντρόλ κλπ.
Έτσι, έχουν αναπτυχθεί τεχνολογίες μεσισμικού (middleware) και λογισμικού/εφαρμογών (soœware/applicagons) ειδικά για διαδραστική τηλεόραση. Μερικές από αυτές είναι: DVB- MHP/Mulmmedia Home Pla orm (ανοιχτή τεχνολογία, προτυποποιημένη από DVB/ETSI) DVB- HTML (ανοιχτή τεχνολογία, προτυποποιημένη από DVB/ ETSI) OpenTV (ιδιόκτητη τεχνολογία, OpenTV Corp.) MSTV (ιδιόκτητη τεχνολογία, Microsoœ Corp.) HbbTV/Hybrid Broadcast Broadband TV (ανοιχτή τεχνολογία, προτυποποιημένη από DVB/ETSI, προϋποθέτει ταυτόχρονη λήψη από DVB και Broadband π.χ. DSL) 20
21
Πληροφορίες καιρού Εφαρμογές Pay- per- view Ψηφοφορία σε reality show Παιχνίδι (Sudoku) 22
Ηλεκτρονικός οδηγός προγράμματος (EPG) Εφαρμογή e- mail client στην τηλεόραση 23
Ολοκληρωμένη υβριδική υπηρεσία TV+Web 24
25 Ψηφιακά προγράμματα και διαδραστικές υπηρεσίες μέσω της τηλεοπτικής πλατφόρμας; Ψηφιακά προγράμματα και διαδραστικές υπηρεσίες μέσω του Internet (Connected TV) και των δικτύων δεδομένων; Όλες οι υπηρεσίες από όλες τις συσκευές; (σύγκλιση υπηρεσιών και δικτύων networks/ services convergence) ;